(57)【要約】【課題】  第１および第２のプリズムを、絞り部材の所定位置に少ない部品数で容易に組付けることができる結像光学系を提供する。【解決手段】  結像光学系３０は、自由曲面を有する第１および第２のプリズム４１，４２と、プリズム４１，４２間に配置される絞り部材４３とを有している。絞り部材４３にセルフロック部材１０１，１０２が設けられている。一方のセルフロック部材１０１は、第１のプリズム４１を絞り部材４３に保持するためのものであり、絞り部材４３から第１のプリズム４１の方向に延びる弾性変形可能な一対の腕部１１０を有している。他方のセルフロック部材１０２は、第２のプリズム４２を絞り部材４３に保持するためのものであり、絞り部材４３から第２のプリズム４２の方向に延びる弾性変形可能な一対の腕部１２０を有している。【選択図】    図８
2005326496.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体からの光束を入射して、結像面に物体像を形成するための結像光学系であって、
物体からの光束を入射する入射屈折面と、少なくとも一つ以上の反射面と、射出屈折面とを有し、これら入射屈折面、反射面、射出屈折面のうちの少なくとも一つの面が自由曲面からなる第１のプリズムと、
前記第１のプリズムの前記射出屈折面からの光束を入射する入射屈折面と、少なくとも一つ以上の反射面と、前記結像面へ光束を出力するための射出屈折面とを有し、これら入射屈折面、反射面、射出屈折面のうちの少なくとも一つの面が自由曲面からなる第２のプリズムと、
前記第１のプリズムと前記第２のプリズムとの間に配置され、これら第１および第２のプリズムを保持するとともに、光束を制限するための絞り部を有する絞り部材と、
前記絞り部材に設けられていて、前記第１または第２のプリズムを前記絞り部材に保持するためのセルフロック部材と、
を具備したことを特徴とする結像光学系。
【請求項２】
前記セルフロック部材は、前記第１または第２のプリズムを保持するために、前記絞り部材から前記第１または第２のプリズムの方向に延びていて、前記第１または第２のプリズムを挟む形状の少なくとも一対の弾性変形可能な腕部を有し、
前記第１または第２のプリズムは前記腕部を受けるための受け部を有し、
前記腕部には前記受け部に当接する当接部が形成され、
前記受け部または前記当接部のどちらか一方は、前記絞り部材と前記第１または第２のプリズムの並ぶ方向に対して傾斜した斜面であることを特徴とする請求項１に記載の結像光学系。
【請求項３】
前記絞り部材は、前記第１または第２のプリズムを、これらのプリズムが並ぶ方向と直交する平面内において位置決めをなすための位置決め部をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の結像光学系。
【請求項４】
前記絞り部材の一方の面に前記第１のプリズムを保持する第１の腕部が設けられ、前記絞り部材の他方の面に前記第２のプリズムを保持する第２の腕部が設けられ、これら第１および第２の腕部が前記絞り部材と一体に合成樹脂によって成形されていることを特徴とする請求項１に記載の結像光学系。
【請求項５】
前記第１および第２の腕部の形状が前記絞り部材を挟んで互いに対称形であり、かつ、これら第１および第２の腕部の曲げ剛性が互いに実質的に同等であることを特徴とする請求項４に記載の結像光学系。
【請求項６】
請求項１に記載の結像光学系の結像面に結像された物体像を電気信号に変換する撮像素子と、
前記電気信号に所定の電気的処理を施して画像データを得る処理手段と、
前記処理手段からの前記画像データを情報記録媒体に記録するための記録手段と、
を具備したことを特徴とする撮像用機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルカメラ、カメラ付携帯電話等に用いる結像光学系に係り、特に、反射面等に自由曲面を用いたプリズムを使用する結像光学系と、それを用いた撮像用機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルカメラやカメラ付携帯電話に使用される撮像装置として、共軸系の光学系を用いた撮像装置が多数特許出願されている。共軸系とは、光学系の光軸（撮像系の絞りと撮像画面の中心を結ぶ軸）に対してレンズ等の光学素子が回転対称に設けられた光学系である。共軸系の撮像装置は例えば、下記特許文献１〜３に開示されている。
【０００３】
最近のデジタルカメラやカメラ付携帯電話は、小型化、薄型化、高性能化が要求されてきており、これらの機器に共軸系の光学系を使用した撮像装置においては、撮像装置の大きさをコンパクトにしようとすると、レンズの枚数を少なくする必要がある。しかしレンズの枚数を少なくすると光学系で発生する収差を小さく抑えることが困難になり、画質が低下する。また画質を良くしようとすると、レンズの枚数を多くする必要が発生し、この結果、撮像装置が大きくなるという問題が発生する。
【０００４】
これらの問題点を解決するための一つの手段として、偏心光学系を使用した撮像装置が提案されている。例えば自由曲面等を使用したプリズムを使用した結像光学系を使用した撮像装置が下記の特許文献４〜６に記載されている。特許文献４〜６に記載されている撮像装置は、第１プリズムと、第２プリズムと、これらのプリズム間に設ける絞り部材とを備えている。
【０００５】
これらの特許文献４〜６に記載されている技術の狙いは、プリズムを使用して結像光学系を形成し、そのプリズムの光入射面や、光射出面、あるいは反射面に自由曲面を使用することによって、コンパクトでかつ画質の良い画像を得ることができる点である。ここで言う自由曲面とは、回転非対称な面を意味する。
【０００６】
特に、特許文献５（特開２００２−１９６２４３号公報）や特許文献６（特開２００３−８４２００号公報）では、２個のプリズムを組合わせ、物体に近い方の第１プリズムの光入射面、反射面、光射出面、および撮像面に近い方の第２プリズムの光入射面、二つの反射面、光射出面、の合計７面の全てに自由曲面を使用することが記載されている。
【０００７】
このような光学系の特徴としては、  
（１）３面ある反射面はパワー（屈折力）を有する自由曲面を使用しているが、これらの反射面はレンズ等の屈折光学系に対して、大きなパワーを得ることができると同時に色収差の影響を受けない。
【０００８】
（２）コンパクトな空間内に７面の光学面を有することができる。従って限られた空間内に光学要素を凝縮して設定することができる。
【０００９】
（３）光学性能を高めるには光学系全体の光路長をある程度長くすることが望ましいが、このようなプリズム光学系を使用することにより、光路を折り曲げていることによって、光路長は長いが全体の大きさをコンパクトにすることができる。  
以上の理由により、コンパクトでありながら、画質を高めることが可能である。
【特許文献１】特開２００１−２７２５８７号公報
【特許文献２】特開２００２−２６７９２８号公報
【特許文献３】特開２００２−３２０１２２号公報
【特許文献４】特開平１１−３２６７６６号公報
【特許文献５】特開２００２−１９６２４３号公報
【特許文献６】特開２００３−８４２００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで上記のような複数のプリズムを有する撮像装置を実際に製造する場合には、第１のプリズムと第２のプリズムとの間に絞り部材を配置し、この絞り部材に、第１のプリズムと第２のプリズムとをそれぞれ位置決め保持することが望ましい。ここで第１のプリズムと第２のプリズムが自由曲面等を用いた偏心光学系である場合、これらプリズムどうしの位置決め精度を厳密に行なわないと、所望の光学性能を得ることができない。
【００１１】
例えば共軸光学系において、複数の光学素子（レンズ等）を直列に配置する場合は、各光学素子の光軸方向の位置や、光軸と直交する平面内での位置について高い精度が要求されるが、各光学素子の光軸回りの位置については高精度な位置決めは要求されない。しかし、自由曲面等を用いた偏心光学系の場合には、各光学素子（プリズム等）の光軸回りの位置（回転方向の位置）についても高精度が要求されるため、結像光学系の組立てがさらに困難なものとなる。
【００１２】
一般的に光学素子を他の部材に接続する手段として、例えば特開２０００−１６２４７１号公報に記載されているように、接着剤を用いる固定方法が知られている。しかし接着剤を用いる固定には時間がかかり、製造のためのリードタイムが長くなるという問題がある。また、接着剤が誤って光学素子等の光学作用面に付着してしまうおそれがある。しかも光学素子の材料に難接着性材料（例えばシクロオレフィンポリマー等の樹脂）が使用されている場合には、接着剤が光学素子に付着しにくく、接着強度が小さいという問題もある。
【００１３】
また特開平１０−３０１０１０１号公報に、金属部材と複雑な形状の樹脂部材とを用いて光学素子を固定する方法が開示されている。しかしながらこの公知技術では、高い寸法精度を必要とする複雑な形状の部材を用いなければならないという欠点がある。
【００１４】
また特開平１１−３３７８１１号公報に、結像光学系の一部をなす１個のプリズムと鏡枠（ＣＣＤ等の撮像素子を含む筐体）とを、一対の弾性片を用いて位置決め保持する例が記載されている。しかしこの特許文献には、前述したような一対のプリズム（第１および第２のプリズム）を、それぞれ絞り部材に対して高精度に組立てることと、容易に組立てることを両立させる手段について記載されていない。
【００１５】
従って本発明の目的は、第１および第２のプリズムを絞り部材の所定位置に組付けるにあたって、製造リードタイムを長くすることなく、少ない部品数で容易に固定することができる結像光学系と、それを用いた撮像用機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の結像光学系は、物体からの光束を入射して、結像面に物体像を形成するための結像光学系であって、物体からの光束を入射する入射屈折面と、少なくとも一つ以上の反射面と、射出屈折面とを有し、これら入射屈折面、反射面、射出屈折面のうちの少なくとも一つの面が自由曲面からなる第１のプリズムと、前記第１のプリズムの前記射出屈折面からの光束を入射する入射屈折面と、少なくとも一つ以上の反射面と、前記結像面へ光束を出力するための射出屈折面とを有し、これら入射屈折面、反射面、射出屈折面のうちの少なくとも一つの面が自由曲面からなる第２のプリズムと、前記第１のプリズムと前記第２のプリズムとの間に配置され、これら第１および第２のプリズムを保持するとともに、光束を制限するための絞り部を有する絞り部材と、前記絞り部材に設けられていて、前記第１または第２のプリズムをそれぞれ前記絞り部材に保持するためのセルフロック部材とを具備している。この構成によれば、第１および第２のプリズムをそれぞれセルフロック部材によって絞り部材の所定位置に組付けることができる。第１および第２のプリズムは、例えば難接着性材料（例えばシクロオレフィンポリマー等の樹脂）からなる。
【００１７】
この発明の好ましい形態では、前記セルフロック部材は、前記第１または第２のプリズムを保持するために、前記絞り部材から前記第１または第２のプリズムの方向に延びていて、前記第１または第２のプリズムを挟む形状の少なくとも一対の弾性変形可能な腕部を有し、前記第１または第２のプリズムは前記腕部を受けるための受け部を有し、前記腕部には前記受け部に当接する当接部が形成され、前記受け部または前記当接部のどちらか一方は、前記絞り部材と前記第１または第２のプリズムの並ぶ方向に対して傾斜した斜面である。
【００１８】
この構成によれば、前記受け部または当接部のいずれか一方を斜面としたことにより、絞り部材に対して第１または第２のプリズムを取付けた際に、第１または第２のプリズムを絞り部材に向かって付勢する力が働く。このため、このセルフロック部材は、第１または第２のプリズムを絞り部材に当て付けることができ、第１または第２のプリズムの位置決め保持を行なうことができる。
【００１９】
この発明の好ましい形態では、前記絞り部材は、前記第１または第２のプリズムを、これらのプリズムが並ぶ方向と直交する平面内において位置決めをなすための位置決め部をさらに有している。
【００２０】
この構成によれば、絞り部材にセルフロック部材とは別に位置決め部が設けられているため、セルフロック部材の変形に影響されない位置決め部によって、第１または第２のプリズムを所定位置に保持される。このため、セルフロック部材自身が位置決め部を兼ねているものと比較して、変形しない位置決め部によってプリズムの位置決めを行なうことができ、高精度の位置決めが可能となる。
【００２１】
この発明の好ましい形態では、前記絞り部材の一方の面に前記第１のプリズムを保持する第１の腕部が設けられ、前記絞り部材の他方の面に前記第２のプリズムを保持する第２の腕部が設けられ、これら第１および第２の腕部が前記絞り部材と一体に合成樹脂によって成形されている。また、前記第１および第２の腕部の形状が前記絞り部材を挟んで互いに対称形であり、かつ、これら第１および第２の腕部の曲げ剛性が互いに実質的に同等であってもよい。
【００２２】
この発明の撮像用機器は、前記結像光学系の結像面に結像された物体像を電気信号に変換する撮像素子と、前記電気信号に所定の電気的処理を施して画像データを得る処理手段と、前記処理手段からの前記画像データを情報記録媒体に記録するための記録手段とを具備している。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、自由曲面を有する第１および第２のプリズムを、セルフロック部材によって、絞り部材の所定位置に、少ない部品数で容易に組付けることができ、接着剤を用いる場合と比較して製造リードタイムが長くならない。このため、絞り部材に第１および第２のプリズムを高精度で位置決め保持する必要のある結像光学系において、各プリズムの位置関係を高精度に保つことができることになり、自由曲面を有する結像光学系の狙いの光学性能を確保すること、および、結像光学系の組立性を良くすることが両立する。
【００２４】
前記第１および第２のプリズムが、絞り部材の一方の面と他方の面に背中合わせの状態でそれぞれセルフロック部材によって保持される場合には、セルフロック部材の撓みに伴って生じる絞り部材の変形を、絞り部材の両面に設けたセルフロック部材どうしで、ある程度相殺することが可能であり、絞り部材の変形を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に本発明の第１の実施形態について、図１から図１１を参照して説明する。  
図１は撮像用機器の一例としてのデジタルカメラ１を示し、図２はその内部を示している。
【００２６】
図２に示すように、デジタルカメラ１のハウジング２の内部に、撮像装置１０と、処理手段としての画像処理回路１１と、記録部１２などが収容されている。画像処理回路１１は、撮像装置１０によって得られる電気信号に所定の電気的処理を施すことにより、画像データを得る機能を担っている。記録部１２は、画像処理回路１１からの画像データを、適用された記録媒体に記録するための記録手段として機能する。ここで、「適用された記録媒体」とは、このデジタルカメラ１に内蔵されたフラッシュメモリや、外部から挿脱可能なメモリカード等のことである。
【００２７】
図１に示されるように、ハウジング２に、レリーズボタン２０やフラッシュ２１、ファインダ光学系２２、カバーガラス２３等が設けられている。ハウジング２の背面に画像モニタ２４（図２に示す）が設けられている。撮像装置１０は、下記プリズム４１，４２を用いる偏心光学系である結像光学系３０と、固定枠３１などを含んでいる。固定枠３１の所定位置に、基板上に実装された例えばＣＣＤ等の撮像素子３２が位置決め保持されている。
【００２８】
結像光学系３０の一例が図３〜図６に示されている。この結像光学系３０は、第１のプリズム４１と、第２のプリズム４２と、絞り部材４３とを有している。絞り部材４３は、第１のプリズム４１と第２のプリズム４２との間に設けられている。絞り部材４３は、第１および第２のプリズム４１，４２を所定位置に保持するための接続部材としても機能する。
【００２９】
図３に示されるように、第２のプリズム４２の射出側にフィルタ等の光学部材４４が配置されている。第２のプリズム４２から出た光は結像面４５にて結像する。この結像面４５に、結像光学系３０により形成された物体像を電気信号に変換するための撮像素子３２（図２に示す）の受光面が配置されている。
【００３０】
図３に示されるように、第１のプリズム４１は、入射屈折面５１と、回転非対称で一つの対称面を有する反射面５２と、射出屈折面５３とを有する偏心プリズムである。図５に示されるように第１のプリズム４１の射出屈折面５３は、その有効径部５３ａの外側領域に平面に形成された平面部５３ｂを有している。平面部５３ｂは、円柱状に形成された２つの位置決め部５３ｃ，５３ｄと、半球面状に形成された３つの突起部５３ｅ，５３ｆ，５３ｇなどを有している。位置決め部５３ｃ，５３ｄは有効径部５３ａの外側位置に設けられている。位置決め部５３ｃ，５３ｄは、有効径部５３ａを挟んで、互いに対向するように設けられている。
【００３１】
突起部５３ｅ，５３ｇは、有効径部５３ａを挟む位置決め部５３ｃ，５３ｄの外側位置に設けられている。よって、有効径部５３ａの中心位置からの距離で比べると、位置決め部５３ｃ，５３ｄまでの距離に比べて、突起部５３ｅ，５３ｇまでの距離の方が長い。突起部５３ｆは、有効径部５３ａの外側であって、位置決め部５３ｃ，５３ｄの内側位置に設けられている。このように、３つの突起部のうち、少なくとも２つの突起部は、有効径部５３ａの中心位置からの距離で比べると、位置決め部までの距離に比べて長い（遠い）位置に設けられている。
【００３２】
図３に示すように第２のプリズム４２は、入射屈折面６１と、反射面６２と、反射面６３と、射出屈折面６４とを有する偏心プリズムで構成されている。反射面６２と反射面６３のうち少なくとも一つは、回転非対称で一つの対称面を有する自由曲面からなる。
【００３３】
第２のプリズム４２の入射屈折面６１は、図６に示すように、その有効径部６１ａの外側領域に平面に形成された平面部６１ｂを有している。平面部６１ｂは、円柱状に形成された２つの位置決め部６１ｃ，６１ｄと、半球面状に形成された３つの突起部６１ｅ，６１ｆ，６１ｇを有している。位置決め部６１ｃ，６１ｄは、有効径部６１ａを挟む外側位置に設けられている。突起部６１ｅ，６１ｇは、有効径部６１ａを挟む位置決め部６１ｃ，６１ｄの外側位置に設けられている。突起部６１ｆは、有効径部６１ａの外側であって位置決め部６１ｃ，６１ｄの内側位置に設けられている。また、突起部６１ｅ，６１ｆ，６１ｇは、入射屈折面６１上において非対称に配置されている。
【００３４】
図４に示すように、絞り部材４３は、２つのプリズム４１，４２の光学作用面の有効径に合わせて構成された開口からなる絞り部６２ａを備えている。絞り部材４３は、絞り部６２ａの外側に平面状に形成された平面部６２ｂ，６２ｃを両面に有している。なお、図４は絞り部材４３の両側部が切断された状態で描かれ、その切断面がハッチングで示されている。
【００３５】
平面部６２ｂ，６２ｃには、位置決め保持部６２ｄ，６２ｅ，６２ｆ，６２ｇが形成されている。これらの位置決め保持部６２ｄ〜６２ｇは、第１および第２のプリズム４１，４２の位置決め部５３ｃ，５３ｄ，６１ｃ，６１ｄに対応する位置に形成され、位置決め部５３ｃ，５３ｄ，６１ｃ，６１ｄの形状に合わせて、嵌合可能な貫通孔として形成されている。
【００３６】
このように構成された結像光学系３０は、第１のプリズム４１を、絞り部材４３の平面部６２ｂ側から、位置決め部５３ｃを位置決め保持部６２ｄに嵌合させ、位置決め部５３ｄを位置決め保持部６２ｅに嵌合させる。これにより、第１のプリズム４１の位置が決まる。
【００３７】
このとき、第１のプリズム４１の突起部５３ｅ，５３ｆ，５３ｇが絞り部材４３の平面部６２ｂに当接することで、第１のプリズム４１の絞り部材４３に対する傾きが決まる。同様に、第２のプリズム４２を、絞り部材４３の平面部６２ｃ側から、位置決め部６１ｃを位置決め保持部６２ｆに嵌合させ、かつ、位置決め部６１ｄを位置決め保持部６２ｇに嵌合させる。
【００３８】
これにより、第２のプリズム４２の位置が決まる。このとき、第２のプリズム４２の突起部６１ｅ，６１ｆ，６１ｇが絞り部材４３の平面部６２ｃに当接することで、第２のプリズム４２の絞り部材４３に対する傾きが決まる。すなわち、第１および第２のプリズム４１，４２の絞り部材４３に対する傾きの調整が必要な場合には、傾き方向および傾きの度合いに応じて第１のプリズム４１の突起部５３ｅ，５３ｆ，５３ｇと、第２のプリズム４２の突起部６１ｅ，６１ｆ，６１ｇを所定量削ることで、プリズム４１，４２の傾きを簡単に調整することができる。
【００３９】
以上説明したように本実施形態の結像光学系３０は、少なくとも２つの自由曲面形状の反射面５２，６２，６３を有している。しかも、物体からの光束を結像光学系３０に入射するための入射光軸λ１（図２に示す）と、結像光学系３０から結像面４５に光束を射出するための射出光軸λ２とが略平行で、かつ、所定の間隔を有するプリズム光学系によって構成されている。
【００４０】
図７と図８に示されるように、結像光学系３０は、プリズム４１，４２と絞り部材４３を収容する筐体７０を備えている。筐体７０には、第１のプリズム４１の入射屈折面５１に対向する位置に入射窓７１が形成されている。結像光学系３０は、筐体７０の内部の所定位置に固定されている。例えば、絞り部材４３の側部に形成された凸部７２を筐体７０の凹部（切欠き部）７３に嵌合させ、かつ、両者が互いに接着される。
【００４１】
図８に示されるように、固定枠３１に一対のガイド部材７５，７６が形成されている。ガイド部材７５，７６は、撮像素子３２の受光面と直交する方向（図７に矢印Ｘで示す方向）に延びている。これらガイド部材７５，７６は、筐体７０に形成された係合部７７（図７と図８に一方のみ示す）に嵌合している。ガイド部材７５，７６は、筐体７０が撮像素子３２の受光面と直交する方向に移動することを許容し、かつ、筐体７０が撮像素子３２の受光面と平行な方向（図７に矢印Ｙ，Ｚで示す方向）に移動することを規制する。
【００４２】
この実施形態の撮像装置１０は、結像光学系３０の位置を微調整する際に使用する３箇所の調整部８０を備えている。これら調整部８０は、撮像素子３２から結像光学系３０までの距離と、撮像素子３２に対する結像光学系３０の傾きとの、少なくとも一方を調整する際に使用される。
【００４３】
調整部８０は、それぞれ、調整部材の一例であるねじ部材８１と、固定枠３１に形成されたねじ孔８２と、ねじ部材８１の先端が当接する結像光学系３０側の受け部８３などによって構成されている。受け部８３は、例えば筐体７０の側部等に形成されている。ねじ部材８１は、ねじ孔８２に螺合している。これら３箇所のねじ孔８２は、撮像素子３２の受光面と平行な面内において、三角形の頂点に相当する位置に形成されている。
【００４４】
ねじ部材８１をドライバ等の調整用工具によって回転させることにより、各ねじ部材８１が互いに独立して前記Ｘ方向に螺進することができる。すなわち、各ねじ部材８１をそれぞれ独立して前記Ｘ方向に移動させることにより、各ねじ部材８１のそれぞれの螺進量に応じて、撮像素子３２の受光面に対する結像光学系３０の距離と、傾きを微調整することができる。
【００４５】
また、ねじ部材８１の先端を受け部８３に当て付けるための押圧手段の一例として、ばね（例えばねじりばね）９０が設けられている。ばね９０の一端９０ａは、例えば、固定枠３１に形成されたばね掛け部９１に係止され、ばね９０の他端９０ｂは、例えば、結像光学系３０の絞り部材４３に形成されたばね掛け部９２に係止されている。このばね９０の弾力により、結像光学系３０が固定枠３１に向かって付勢されている。
【００４６】
以下に、セルフロック部材１０１，１０２を備えた絞り部材４３について、図８から図１１を参照して説明する。  
図９に示されるように、絞り部材４３の一方の面４３ａ側に設けられた一方のセルフロック部材１０１は、第１のプリズム４１を絞り部材４３の一方の面４３ａの所定位置に保持する機能を有している。絞り部材４３の他方の面４３ｂ側に設けられた他方のセルフロック部材１０２は、第２のプリズム４２を絞り部材４３の他方の面４３ｂの所定位置に保持する機能を有している。
【００４７】
さらに詳しくは、一方のセルフロック部材１０１は、絞り部材４３の一方の面４３ａに設けられた弾性変形可能な一対の第１の腕部１１０を有している。第１の腕部１１０は、第１のプリズム４１を保持するために、絞り部材４３から第１のプリズム４１の方向に延びている。第１の腕部１１０は二対以上設けられていてもよい。
【００４８】
第１の腕部１１０の先端部の内側に当接部１１２が形成されている。第１の腕部１１０の先端部の外側にガイド面１１３が形成されている。当接部１１２とガイド面１１３は、絞り部材４３とプリズム４１とが並ぶ方向（図９に矢印Ｓで示す方向）に対して、互いに逆方向に傾斜した斜面となっている。当接部１１２は、第１のプリズム４１の両側縁である受け部１１５に当接するようになっている。
【００４９】
図１０はプリズム４１，４２を絞り部材４３に組付ける前の状態であり、一対の当接部１１２間の距離Ｗ１，Ｗ２を示している。Ｗ１は、絞り部材４３に近い側の当接部１１２間の距離である。Ｗ２は、絞り部材４３から遠い側の当接部１１２間の距離である。Ｗ３はプリズム４１の一対の受け部１１５間の距離を示している。Ｗ１は、Ｗ２およびＷ３よりも大きい。Ｗ２はＷ３よりも小さい。Ｗ４は絞り部材４３から遠い側のガイド面１１３間の距離を示している。Ｗ５はプリズム４１の絞り部材４３に近い側の幅を示している。Ｗ４はＷ５よりも大である。
【００５０】
図９に示すように、一対の腕部１１０の当接部１１２が第１のプリズム４１の受け部１１５に当接すると、第１の腕部１１０が矢印Ｍ１で示す方向に弾性的に撓むとともに、その反力により、当接部１１２において、第１のプリズム４１を絞り部材４３に向かって付勢するモーメントが生じる。
【００５１】
図８に示されるように、第１のプリズム４１の受け部１１５は反射面５２の両側縁であって傾斜しているため、当接部１１２が受け部１１５に当接すると、当接部１１２が受け部１１５に沿って、矢印Ｇ１で示す方向に動いてしまう可能性がある。このような動きを抑制するために、腕部１１０に押さえ部材１１６が設けられている。なお、図９〜図１１では押さえ部材１１６を省略して描いている。
【００５２】
絞り部材４３の一方の面４３ａに、位置決め部１１７（図９〜図１１に示す）が形成されている。位置決め部１１７は、プリズム４１と絞り部材４３が並ぶ方向Ｓと直交する平面内において、第１のプリズム４１の位置決めをなすためのものである。第１のプリズム４１には、位置決め部１１７に嵌合可能な係合部１１８が形成されている。位置決め部１１７の一例は凹部であり、係合部１１８の一例は凸部である。ただし、位置決め部１１７が凸部で、係合部１１８が凹部であってもよい。
【００５３】
他方のセルフロック部材１０２は、絞り部材４３の他方の面４３ｂに設けられた弾性変形可能な一対の第２の腕部１２０を有している。第２の腕部１２０は、第２のプリズム４２を保持するために、絞り部材４３から第２のプリズム４２の方向に延びている。第２の腕部１２０は二対以上設けられていてもよい。
【００５４】
第２の腕部１２０の先端部の内側に当接部１２２が形成されている。第２の腕部１２０の先端部の外側にガイド面１２３が形成されている。当接部１２２とガイド面１２３は、絞り部材４３とプリズム４２とが並ぶ方向（図９に矢印Ｓで示す方向）に対して、互いに逆方向に傾斜した斜面となっている。当接部１２２は、第２のプリズム４２の両側縁である受け部１２５に当接するようになっている。
【００５５】
図１０に一対の当接部１２２間の距離Ｗ６，Ｗ７が示されている。Ｗ６は、絞り部材４３に近い側の当接部１２２間の距離である。Ｗ７は、絞り部材４３から遠い側の当接部１２２間の距離である。Ｗ８はプリズム４２の一対の受け部１２５間の距離を示している。Ｗ６は、Ｗ７およびＷ８よりも大きい。Ｗ７はＷ８よりも小さい。Ｗ９は絞り部材４３から遠い側のガイド面１２３間の距離を示している。Ｗ１０はプリズム４２の絞り部材４３に近い側の幅を示している。Ｗ９はＷ１０よりも大である。
【００５６】
図９に示すように、一対の腕部１２０の当接部１２２が第２のプリズム４２の受け部１２５に当接すると、第２の腕部１２０が矢印Ｍ２で示す方向に弾性的に撓むとともに、その反力により、当接部１２２において、第２のプリズム４２を絞り部材４３に向かって付勢するモーメントが生じる。
【００５７】
図８に示されるように、第２のプリズム４２の受け部１２５は反射面６２の両側縁であって傾斜しているため、当接部１２２が受け部１２５に当接すると、当接部１２２が受け部１２５に沿って、矢印Ｇ２で示す方向に動いてしまう可能性がある。このような動きを抑制するために、腕部１２０に押さえ部材１２６が設けられている。なお、図９〜図１１では押さえ部材１２６を省略して描いている。
【００５８】
絞り部材４３の他方の面４３ｂに、位置決め部１２７（図９〜図１１に示す）が形成されている。位置決め部１２７は、プリズム４２と絞り部材４３が並ぶ方向Ｓと直交する平面内において、第２のプリズム４２の位置決めをなすためのものである。第２のプリズム４２には、位置決め部１２７に嵌合可能な係合部１２８が形成されている。位置決め部１２７の一例は凹部であり、係合部１２８の一例は凸部である。ただし、位置決め部１２７が凸部で、係合部１２８が凹部であってもよい。
【００５９】
本実施形態の場合、腕部１１０，１２０と押さえ部材１１６，１２６が、絞り部材４３と一体に、例えばポリカーボネート等の合成樹脂によって成形されている。また、図９および図１０に示すように、第１の腕部１１０と第２の腕部１２０の形状の一例は、絞り部材４３を挟んで互いに対称形であり、かつ、これら第１の腕部１１０と第２の腕部１２０の曲げ剛性が互いに実質的に同等である。
【００６０】
なお、腕部１１０，１２０は、絞り部材４３とは別体に成形された部品を、それぞれ絞り部材４３に嵌め込むか、接着剤等の適宜の固定手段によって絞り部材４３に固定する構造であってもよい。
【００６１】
次に、本実施形態の絞り部材４３に第１および第２のプリズム４１，４２を組付ける手順について説明する。
【００６２】
図１０に示すように絞り部材４３の一方の面４３ａに第１のプリズム４１を対向させ、第１のプリズム４１を絞り部材４３に向かって移動させる。そうすると、まず、第１のプリズム４１の両側縁が第１の腕部１１０のガイド面１１３に接することにより、図１１に示すように腕部１１０が広がる方向に弾性変形する。
【００６３】
そののち、第１のプリズム４１が絞り部材４３の一方の面４３ａに突き当たり、かつ、位置決め部１１７に係合部１１８が嵌合すると、図９に示すように、第１の腕部１１０が矢印Ｍ１で示す方向に撓んだ状態のまま、第１のプリズム４１の受け部１１５が当接部１１２に接する。この状態では、当接部１１２において、第１の腕部１１０の弾性復元力によるモーメントが、第１のプリズム４１を絞り部材４３に押付ける方向に作用する。しかも係合部１１８が位置決め部１１７に嵌合している。このため第１のプリズム４１が絞り部材４３の所定位置に保持される。
【００６４】
また第２のプリズム４２を絞り部材４３の他方の面４３ｂに対向させ、第２のプリズム４２を絞り部材４３に向かって移動させる。こうすることにより、第２のプリズム４２の両側縁が第２の腕部１２０のガイド面１２３に接し、腕部１２０が広がる方向に弾性変形する。
【００６５】
そして第２のプリズム４２が絞り部材４３の他方の面４３ｂに突き当たり、かつ、位置決め部１２７に係合部１２８が嵌合すると、図９に示すように、第２の腕部１２０が矢印Ｍ２で示す方向に撓んだ状態のまま、第２のプリズム４２の受け部１２５が当接部１２２に接する。このため、当接部１２２において、第２の腕部１２０の弾性復元力によるモーメントが、第２のプリズム４２を絞り部材４３に押付ける方向に作用する。しかも係合部１２８が位置決め部１２７に嵌合している。このため第２のプリズム４２も絞り部材４３の所定位置に保持される。
【００６６】
本実施形態によれば、第１および第２のプリズム４１，４２を、セルフロック部材１０１，１０２によって、絞り部材４３の所定位置に、少ない部品数で容易に組付けることができ、接着剤を用いる場合と比較して製造リードタイムが長くならない。このため、絞り部材４３に対して第１および第２のプリズム４１，４２の位置関係を高精度に保つことができることになり、結像光学系３０の狙いの光学性能を確保すること、および、結像光学系３０の組立性を良くすることを両立させることができる。
【００６７】
また、第１および第２のプリズム４１，４２が、絞り部材４３の一方の面４３ａと他方の面４３ｂに背中合わせの状態でそれぞれセルフロック部材１０１，１０２によって保持されるから、セルフロック部材１０１，１０２が撓むことなどによって生じる絞り部材４３の変形を、絞り部材４３の両面に設けたセルフロック部材１０１，１０２どうして相殺することが可能であり、絞り部材４３が変形することを抑制できる。特に、第１および第２の腕部１１０，１２０の形状が絞り部材４３を挟んで互いに対称形であり、かつ、第１および第２の腕部１１０，１２０の曲げ剛性が互いに同等であれば、絞り部材４３をさらに変形させにくくすることができる。
【００６８】
図１２は、本発明の第２の実施形態の結像光学系３０を示している。この実施形態では、第１のプリズム４１の両側面（非光学作用面）に凹部１３０を形成することにより、凹部１３０の縁を受け部１１５として使用する。また、第２のプリズム４２の両側面（非光学作用面）に凹部１３１を形成することによって、凹部１３１の縁を受け部１２５として使用する。それ以外の構成と作用は前記第１の実施形態の結像光学系３０と共通であるため、第１の実施形態と共通の部位に共通の符号を付して説明を省略する。
【００６９】
この第２の実施形態の結像光学系３０は、当接部１１２，１２２および受け部１１５，１２５を、絞り部材４３に形成された平面４３ａ，４３ｂと平行（図１２において紙面と垂直な方向）に形成することができるため、プリズム４１，４２を絞り部材４３に組付ける際に、当接部１１２，１２２が受け部１１５，１２５に沿って動いてしまうことがない。従って、前記第１の実施形態（図８に示すように受け部１１５，１２５が斜めの場合）に必要であった押さえ部材１１６，１２６が不要となる。
【００７０】
図１３と図１４は、本発明の第３の実施形態の結像光学系３０を示している。この結像光学系３０は、第１のプリズム４１の両側面に凸部１４０を形成することによって、凸部１４０の縁を受け部１１５として使用する。また、第２のプリズム４２の両側面に凸部１４１を形成することによって、凸部１４１の縁を受け部１２５として使用する。図１４に示すように、第１の腕部１１０は第１のプリズム４１の側面をほぼ覆い、第２の腕部１２０は第２のプリズム４２の側面をほぼ覆っている。それ以外の構成と作用は前記第１の実施形態の結像光学系３０と共通であるため、第１の実施形態と共通の部位に共通の符号を付して説明を省略する。
【００７１】
図１５は本発明の第４の実施形態の結像光学系３０を示している。第１のプリズム４１の両側面に形成された凸部１５０は、絞り部材４３と第１のプリズム４１の並ぶ方向（矢印Ｓで示す方向）に対し、傾斜した斜面からなる受け部１５１を有している。この受け部１５１が第１の腕部１１０の当接部１５２に接するとともに、第１の腕部１１０が矢印Ｍ３で示す方向に撓むことにより、その反力によって第１のプリズム４１を絞り部材４３に向かって付勢するモーメントが生じる。
【００７２】
第２のプリズム４２の両側面に形成された凸部１５５も、絞り部材４３と第２のプリズム４２の並ぶ方向に対し、傾斜した斜面からなる受け部１５６を有している。この受け部１５６が第２の腕部１２０の当接部１５７に接するとともに、第２の腕部１２０が矢印Ｍ４で示す方向に撓むことにより、その反力によって第２のプリズム４２を絞り部材４３に向かって付勢するモーメントが生じる。それ以外の構成と作用は前記第３の実施形態（図１３，図１４）の結像光学系３０と共通である。
【００７３】
図１６は、撮像用機器の一例としてカメラ付携帯電話１６０を示している。このカメラ付携帯電話１６０に前記いずれかの実施形態の結像光学系３０を組込むことにより、カメラ付携帯電話１６０の小型化および薄型化、そして高画質化が可能である。
【００７４】
図１７と図１８は結像光学系の互いに異なる例を示している。  
図１７に示された結像光学系３０ａは、第１のプリズム４１ａと第２のプリズム４２ａの各面２０１，２０２，２０３，２０４，２０５，２０６が全て自由曲面からなる。第１面２０１より入射した光は、第１面２０１で屈折して第２面２０２で全反射し、次に、第３面２０３で屈折したのち、第４面２０４で屈折する。さらに第５面２０５で全反射したのち、第６面２０６で全反射し、第５面２０５で屈折したのち結像面４５にて結像する。それ以外の構成と作用は基本的に第１の実施形態の結像光学系３０と共通であるため、第１の実施形態と共通の部位に共通の符号を付して説明は省略する。
【００７５】
図１８に示された結像光学系３０ｃは、第１のプリズム２２１と第２のプリズム２２２の各面２３１，２３２，２３３，２３４，２３５，２３６，２３７，２３８が全て自由曲面からなる。第１面２３１より入射した光は、第１面２３１で屈折して第２面２３２で全反射し、さらに第３面２３３で全反射したのち、第４面２３４と第５面２３５で屈折し、さらに第６面２３６と第７面２３７で全反射したのち、第８面２３８で屈折し、結像面４５にて結像する。それ以外の基本的な構成と作用は第１の実施形態の結像光学系３０と共通であるため、第１の実施形態と共通の部位に共通の符号を付して説明は省略する。
【００７６】
なお、この発明を実施するに当たり、第１および第２のプリズムや絞り部材、セルフロック部材をはじめとして、発明の構成要素をこの発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更して実施できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の第１の実施形態の結像光学系を備えたデジタルカメラの斜視図。
【図２】図１に示されたデジタルカメラの内部を模式的に示す断面図。
【図３】図１に示されたデジタルカメラの結像光学系の側面図。
【図４】図３に示された結像光学系の分解斜視図。
【図５】図３に示された結像光学系の第１のプリズムの斜視図。
【図６】図３に示された結像光学系の第２のプリズムの斜視図。
【図７】図１に示されたデジタルカメラに内蔵される結像光学系を備えた撮像装置の斜視図。
【図８】図７に示された撮像装置の分解斜視図。
【図９】図８に示された結像光学系を模式的に示す平面図。
【図１０】図９に示された第１および第２のプリズムを絞り部材に取付ける前の状態を模式的に示す平面図。
【図１１】図９に示された第１のプリズムを絞り部材に取付ける途中の状態を模式的に示す平面図。
【図１２】本発明の第２の実施形態の結像光学系を模式的に示す平面図。
【図１３】本発明の第３の実施形態の結像光学系を模式的に示す平面図。
【図１４】図１３に示された結像光学系の側面図。
【図１５】本発明の第４の実施形態の結像光学系を模式的に示す平面図。
【図１６】撮像用機器の他の例としてカメラ付き携帯電話を示す斜視図。
【図１７】結像光学系の他の例を模式的に示す断面図。
【図１８】結像光学系のさらに他の例を模式的に示す断面図。
【符号の説明】
【００７８】
１…デジタルカメラ（撮像用機器）
１０…撮像装置
１１…画像処理回路（処理手段）
１２…記録部（記録手段）
３０，３０ａ，３０ｃ…結像光学系
３２…撮像素子
４１…第１のプリズム
４２…第２のプリズム
４３…絞り部材
１０１，１０２…セルフロック部材
１１０…第１の腕部
１１２…当接部
１１５…受け部
１１７…位置決め部
１２０…第２の腕部
１２２…当接部
１２５…受け部
１２７…位置決め部
１５１…受け部
１５２…当接部
１５６…受け部
１５７…当接部
１６０…カメラ付携帯電話（撮像用機器）
【図１】
2005326496.tif 000003
【図２】
2005326496.tif 000004
【図３】
2005326496.tif 000005
【図４】
2005326496.tif 000006
【図５】
2005326496.tif 000007
【図６】
2005326496.tif 000008
【図７】
2005326496.tif 000009
【図８】
2005326496.tif 000010
【図９】
2005326496.tif 000011
【図１０】
2005326496.tif 000012
【図１１】
2005326496.tif 000013
【図１２】
2005326496.tif 000014
【図１３】
2005326496.tif 000015
【図１４】
2005326496.tif 000016
【図１５】
2005326496.tif 000017
【図１６】
2005326496.tif 000018
【図１７】
2005326496.tif 000019
【図１８】
2005326496.tif 000020